MISHENE CHRISTIE PINHEIRO BEZERRA DE ARAÚJO

MISHENE CHRISTIE PINHEIRO BEZERRA DE ARAÚJO

RECICLAGEM DE FIOS E CABOS ELÉTRICOS

Dissertação apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do Título de Mestre em Engenharia

São Paulo 2006

MISHENE CHRISTIE PINHEIRO BEZERRA DE ARAÚJO

RECICLAGEM DE FIOS E CABOS ELÉTRICOS

Dissertação apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do Título de Mestre em Engenharia

Área de Concentração: Engenharia Metalúrgica e de Materiais

Orientador: Prof. Dr. Jorge Alberto Soares Tenório

São Paulo

2006

Dedico esta dissertação à minha querida mãe e à

minha irmã, em reconhecimento de tantas renúncias em

favor de minha educação. Pela confiança em mim

depositada e sobretudo pela paciência com que me

apoiaram nos momentos difíceis, sempre com todo amor,

admiração, e fé em Deus acima de tudo.

À minha inesquecível tia Socorro Pinheiro, pelo laço

divino que nos une e por me apoiar mesmo que de longe.

Ao meu noivo, Paul Cuadros, por seu

companheirismo, amor e incentivo. Por estar presente nos

momentos importantes da minha vida, valorizando minhas

conquistas e ajudando-me a alcançar meus objetivos.

E ao meu grande e misericordioso DEUS, por estar

ao meu lado nos bons momentos e me sustentar nos

momentos de dificuldade, dando-me força e perseverança

de continuar no bom caminho.

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Jorge Alberto Soares Tenório pela oportunidade, pelo meu

crescimento acadêmico, como também sua orientação, paciência e sugestões

valiosas para a realização deste trabalho.

Ao Prof. Dr. Arthur Pinto Chaves pela ajuda, atenção e disponibilização

do Laboratório de Tratamento de Minérios e Resíduos Industriais (LTM) para a

realização dos ensaios.

À Prof. Dr. Denise Crocce Romano Espinosa pelas dicas em todos os

momentos.

À Prof. Dr. Mônica Speck Cassola e aos técnicos Rafael Melchior e Filipe

Soares pelo apoio na realização dos ensaios de separação eletrostática feitos

no LTMRI – IPT.

Ao CNPq (Processo: 131536/2004-4) pela concessão da bolsa de

mestrado.

Ao Alfredo Freitas, técnico do LTM, pela sua amizade, ajuda, sugestões

e auxílio laboratorial.

Aos meus amigos do Laboratório de Análises Térmicas (LAT), Adriana,

Fernanda, Flávia, Hamilton, Jean, Jonathas, Josie, Márcia, Pedro, Rafael,

Renata, Vivian, Viviane e Wagner, que com todo carinho me receberam no

laboratório, gostaria de deixar registrado o meu muito obrigada a cada um de

vocês por toda força, amizade, festas de aniversário, ajuda nas contagens,

caronas, cafés, e muitas outras coisas boas que jamais esquecerei. Como

também aos amigos: Dioclézio, Hirdan, Erika, tia Regina Baú e tia Lourdes que

externamente me apoiaram bastante.

Aos funcionários e professores do PMT – USP, pela cordialidade,

hospitalidade e ensino proporcionado, como também pela recepção com que

me receberam, além do importante apoio recebido durante este tempo.

A todos que colaboraram direta ou indiretamente na elaboração deste

trabalho, o meu reconhecimento.

i

SUMÁRIO

Sumário.......................................................................................................................... i

Resumo.......................................................................................................................... iii

Abstract.......................................................................................................................... iv

1. Introdução.................................................................................................................. 1

2. Objetivos.................................................................................................................... 3

3. Revisão bibliográfica.................................................................................................. 4

3.1. Sucatas eletro-eletrônicas.................................................................................... 4

3.2. A indústria eletro-eletrônica do Brasil................................................................... 6

3.3. Reciclagem de sucatas eletrônicas...................................................................... 7

3.4. Comportamento de metais pesados em aterros................................................... 9

3.5. Classificação dos fios e cabos............................................................................. 9

3.6. Reciclagem de fios e cabos.................................................................................. 11

3.7. PVC (policloreto de vinila) e o meio ambiente...................................................... 13

3.8. Cobre.................................................................................................................... 18

4. Materiais e métodos................................................................................................... 20

4.1. Material de estudo................................................................................................ 20

4.2. Caracterização do material................................................................................... 23

4.3. Determinação do grau de moagem para liberação.............................................. 24

4.4. Ensaios de separação.......................................................................................... 25

4.4.1. Separação granulométrica.......................................................................... 25

4.4.2. Separação em meio denso......................................................................... 26

4.4.3. Separação eletrostática.............................................................................. 29

4.4.4. Atrição......................................................................................................... 31

4.4.5. Bateamento................................................................................................. 33

ii

4.4.6. Elutriação.................................................................................................... 34

4.4.7. Ensaios com cabos de alumínio................................................................. 37

5. Resultados e discussão............................................................................................. 39

5.1. Caracterização do material................................................................................... 39

5.2. Separação granulométrica.................................................................................... 39

5.3. Separação em meio denso................................................................................... 48

5.4. Separação eletrostática........................................................................................ 50

5.5. Atrição................................................................................................................... 53

5.6. Bateamento.......................................................................................................... 54

5.7. Elutriação.............................................................................................................. 56

5.8. Ensaios com cabos de alumínio........................................................................... 58

6. Comparação dos métodos......................................................................................... 59

7. Estimativa de custo.................................................................................................... 61

8. Conclusões................................................................................................................ 63

Referências bibliográficas.............................................................................................. 65

Lista de figuras............................................................................................................... 72

Lista de tabelas.............................................................................................................. 74

iii

RESUMO

A indústria eletro-eletrônica vem aumentando a quantidade de sucatas

geradas anualmente. Por este motivo necessita-se de reciclagem, para que se

evite o desperdício de matérias-primas e de recursos naturais não-renováveis. A

maioria dos produtos eletro-eletrônicos não recebe tratamento pós-consumo

sendo depositada em aterros sanitários junto com o resíduo doméstico.

Os resíduos eletro-eletrônicos são caracterizados pela presença de metais

distribuídos em placas de circuito impresso, fios e cabos elétricos e componentes

eletrônicos em geral. No caso da reciclagem de fios e cabos ainda persistem

práticas incorretas, como a queima do plástico para aproveitamento do metal, que

elimina o polímero em vez de aproveitá-lo.

A solução para este problema está no reaproveitamento destes metais e

polímeros contidos nos resíduos eletro-eletrônicos. Assim, deixarão de ser

perdidas quantidades de alumínio, cobre, e polímeros presentes nos cabos, os

quais poderão gerar receitas para o processo, já que estes são indispensáveis ao

processo de fabricação.

O objetivo deste trabalho é estudar a reciclagem dos cabos tipo cordão

paralelo e flexível através de operações unitárias de Tratamento de Minérios. O

tratamento da sucata iniciou-se com a seguinte seqüência: moagem, separação

granulométrica, separação em meio denso, separação eletrostática, atrição,

bateamento e elutriação. Ao final destes processos observou-se que as operações

unitárias utilizadas na pesquisa obtiveram concentrados de cobre com baixo grau

de contaminação, porém com exceção da elutriação, todas precisam de uma outra

técnica para complementá-las. Com os resultados obtidos, concluiu-se que a

moagem em moinho de facas com grelha de 3mm seguida de elutriação possibilita

a separação do material polimérico, assim como, a obtenção de um concentrado

de cobre.

iv

ABSTRACT

The electro-electronics industry follows increasing the amount of scraps

annually generated. For this reason it is necessary to recycle, so that it prevents

the waste of raw materials and not renovable natural resources. The majority of the

electro-electronic products do not receive any treatment after use and is disposed

in municipal landfills together with solid wastes (MSW).

The electro-electronic wastes are characterized by metal presence

distributed in printed circuits, wires and cables and electronic components in

general. In the case of the recycling of wires and cables incorrect practices still

persist, as the burning of the plastic for recovery of the metal, thus eliminating the

polymer instead of using it to advantage.

The solution for this problem is in the recovery of the metals and polymers

contained in the electro-electronic wastes. Thus, amounts of aluminum, copper,

and polymers contained in the cables will not be lost, that way they will be able to

generate resources for the process, since these substances are indispensable to

the manufacture process.

The objective of this work is to study the recycling of the parallel and flexible

cables through Mineral Processing unit operations. The treatment of the scrap was

initiated with the following sequence: grinding, size classification, density

separation, electrostatic separation, attrition, panning and elutrition. To the end of

this process concentrate conductor of copper with low degree of contamination

were achieved. However, with exception of elutrition, all they need another

technique to complement them. With the gotten results, it can be concluded that

the milling in knives mill with 3mm grate followed of elutrition makes possible the

separation of the polymeric material, as well as, the attainment of a copper

concentrate.

1

1. INTRODUÇÃO

A indústria eletro-eletrônica no Brasil vem crescendo anualmente com

índices de crescimento cada vez maiores, e conseqüentemente, o consumo

de fios e cabos.

O setor dos equipamentos eletro-eletrônicos está se transformando em

uma das mais importantes indústrias nacionais; em 2004, o faturamento

deste segmento foi de 27,9 bilhões de dólares americanos, com uma

previsão de crescimento de 14,4% para 2005 [1]. Constata-se que no Brasil

não há um método ou processamento tecnicamente viável que possa utilizar

os produtos eletro-eletrônicos obsoletos ou purificá-los para uma disposição

menos agressiva ao meio ambiente. A maioria dos produtos eletro-eletrônicos

não recebe nenhum tratamento e é depositada em aterros sanitários ou

lixões junto com o resíduo doméstico. A solução para este problema está no

reaproveitamento dos metais e polímeros contidos. Assim, deixarão de ser

perdidas quantidades de alumínio, cobre, e polímeros, os quais poderão

gerar receita, já que estes compostos são indispensáveis ao processo de

fabricação. O Brasil consome aproximadamente 3 milhões de t/ano de

plástico, onde cerca de 500 mil t são despejadas anualmente em aterros

sanitários [2]. Um dos grandes desafios dos sistemas de reciclagem seria a

coleta e a separação dos materiais. Cada tipo de polímero possui diferentes

propriedades dependendo de sua composição e uso. Por isto, o mercado dos

plásticos é limitado pela eficiência de separação mais do que pela demanda

de rejeitos [3].

------------------- [1] os números entre colchetes reportam-se às referências bibliográficas.

2

Neste trabalho são estudados os fios e cabos elétricos utilizados na

indústria eletro-eletrônica, que fazem parte dos equipamentos eletro-

eletrônicos encaixando-se na área dos materiais elétricos de instalação. Em

2004 no Brasil, obteve-se um faturamento de 5.947 milhões de reais nesta

área [1]. Em 2003, domicílios particulares com aparelhos eletro-eletrônicos

domésticos, como fogão, televisão, e rádio, respectivamente, possuíam em

sua totalidade mais de 48, 44,2 e 43,2 milhões de unidades em todo o

território, ou seja, 98% dos domicílios brasileiros possuem fogão, 90%

televisão e 88% rádio. Outros aparelhos domésticos como a geladeira e a

máquina de lavar roupa, em domicílios particulares 87% possuem geladeira e

34% máquina de lavar roupa. Agregados a esses produtos estão os fios e

cabos elétricos [1].

3

2. OBJETIVOS

Esta dissertação tem por objetivo estudar aspectos fundamentais e

tecnológicos do processo de reciclagem de fios e cabos elétricos, como

também estudar a reciclagem destes tipos de fios através de operações

unitárias de Tratamento de Minérios.

Como o objetivo deste trabalho é determinar uma seqüência de

operações para a separação do cobre e do material polimérico, ele foi

realizado nas seguintes etapas:

• caracterização do material,

• determinação do grau de moagem para liberação,

• ensaios de separação.

4

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1. Sucatas eletro-eletrônicas

O aumento na demanda mundial por de artigos eletro-eletrônicos

gerou o incremento na fabricação e ampliação das linhas de produção destes

produtos, além do aparecimento de novas indústrias. O tempo de vida útil

destes produtos varia em função do tipo de artigo e das características de

operação, por exemplo, a vida útil de um computador pessoal é de três a

cinco anos, enquanto que computadores utilizados em empresas têm uma

duração média de dois anos [4]. Em 1998, aproximadamente 20 milhões de

computadores pessoais tornaram-se obsoletos e somente 13% dessa

quantidade foi reciclada na Europa [5].

Estima-se que, em 2005, um computador será obsoleto por cada novo

que entre no mercado, e que entre os anos de 1997 e 2004, serão

315 milhões de computadores que se tornarão obsoletos [6]. Um estudo

recente da EPA (United States Environmental Protection Agency) indica que

aproximadamente 1% do resíduo eletrônico já faz parte do resíduo sólido

municipal e, na Europa, o resíduo eletrônico cresce a uma taxa três vezes

maior do que a do resíduo sólido municipal [5].

É importante ressaltar que, no mundo, apenas 11% dos produtos

eletro-eletrônicos são reciclados, e que aproximadamente 80% dos produtos

eletro-eletrônicos coletados nos Estados Unidos para reciclagem, são

exportados para países como a China, que possuem leis ambientais menos

rigorosas e permitem o acúmulo destes produtos, causando problemas ao

5

meio ambiente e à saúde humana [7]. Estima-se que aproximadamente

300.000 computadores pessoais se tornam obsoletos a cada ano em Taiwan

[8].

Segundo Ogilvie [9], a quantidade futura de equipamentos eletro-

eletrônicos obsoletos será de 20kg anualmente por pessoa, dos quais 12kg

serão do setor de bens de consumo, 5kg do setor industrial e 3kg de fios e

cabos.

Em geral, o resíduo eletro-eletrônico contém diferentes níveis de

concentrações de plásticos, óxidos refratários e metais. Menetti [10]

classificou o resíduo eletro-eletrônico em três lotes, segundo a porcentagem

de cada material contido. Os resíduos que foram estudados foram placas de

circuito impresso, componentes de computador, placas de rádio, TV e vídeo.

O lote A corresponde a 60% de placas de circuito impresso e 40% de outros

componentes de computador, o lote B a 100% de placas de circuito impresso

e o lote C a 100% de placas de rádio, TV e vídeo. Estes lotes assim como as

porcentagens de cada material encontram-se discriminados na tabela 1.

Tabela 1 – Metais, plásticos e óxidos presentes em diferentes lotes de

resíduos eletro-eletrônicos [10]

plásticos (%) metais (%) óxidos (%) A 36,8 23,0 40,2 B 31,0 23,8 45,8 C 44,8 24,0 31,2

Outros pesquisadores [11,12] generalizaram os resultados da

composição de circuitos eletrônicos, compostos basicamente por conexões,

chips, transformadores, capacitores, cabos elétricos e resistores, indicando

6

que o resíduo eletro-eletrônico apresenta 30% de plásticos, 30% de óxidos

refratários e 40% de metais.

Em qualquer circuito elétrico que seja considerado nota-se a presença

de condutores, que interligam os equipamentos elétricos às fontes e aos

demais componentes do circuito. O cobre e o alumínio são os principais

condutores utilizados em equipamentos eletro-eletrônicos.

3.2. A indústria eletro-eletrônica do Brasil

No Brasil, a indústria eletro-eletrônica vem crescendo nos últimos

anos. A figura 1 mostra a evolução do faturamento deste setor desde

1994 [13]. Nota-se que, em 1998, houve uma leve diminuição do faturamento,

voltando a crescer no ano seguinte, podendo se considerar que o

faturamento foi praticamente constante de 1997 a 1999.

Figura 1 – Faturamento das indústrias eletro-eletrônicas de 1994 a 2001 [13]

7

Já para os anos de 2000 e 2001 nota-se um crescimento expressivo

no faturamento, de 22% e 15%, respectivamente, o que mostra uma

tendência de crescimento. Além disso, a quantidade de empregos gerados

pela indústria elétrica e eletrônica também vem crescendo o que indica o

crescimento deste setor [13].

3.3. Reciclagem de sucatas eletrônicas

O aumento de bens eletro-eletrônicos teve um crescimento

considerável nas últimas décadas. Ampliou-se a variedade de produtos e

modelos oferecidos aos consumidores. O mercado atualmente oferece

ofertas constantes de novos produtos e por isso a troca de produtos acontece

de maneira mais rápida.

Dessa maneira com o passar dos anos o descarte de produtos eletro-

eletrônicos obsoletos aumentou.

Os componentes eletrônicos estão dispostos nos mais diversos tipos

de materiais. A indústria eletro-eletrônica divide esses materiais para uso

doméstico em grandes grupos: linha marrom, linha branca e portáteis. A linha

marrom é composta por produtos como vídeo-cassetes, equipamentos de

som, DVDs e televisões. A linha branca caracteriza-se por equipamentos de

maior tamanho, tais como fogões, micro-ondas, lavadoras e geladeiras. Esta

classificação industrial não engloba todos os materiais eletro-eletrônicos de

uso doméstico tais como pilhas, baterias e lâmpadas.

Alguns problemas de toxicidade ou de reciclagem são específicos de

determinada família de equipamentos. Exemplos disso são as lâmpadas

8

fluorescentes, que contém Hg, as soldas de circuitos impressos, que contém

Pb, e a espuma de poliuretano usada como isolante.

O interesse na recuperação de metais preciosos a partir de

equipamentos eletrônicos data de 1969, quando o U.S Bureau of Mines

iniciou trabalhos para a recuperação destes metais a partir de sucatas

eletrônicas militares, que já naquela época atingiam 9.100 t/ano [14]. Existem

vários estudos que indicam a possibilidade de recuperação desses metais

preciosos [15, 16 e 17]. Uma tonelada de computadores tem mais ouro do

que o que é possível recuperar de 17t de minério [18], e existem várias

empresas que fazem a reciclagem de computadores.

Os produtos eletro-eletrônicos têm placas de circuito impresso (PCI)

em seu interior que podem chegar a representar até 30% do peso do produto.

Para se ter uma noção do tamanho do problema que pode ser causado por

placas de circuito impresso, em Taiwan resíduos de PCI chegam a 100 mil

t/ano [19].

De acordo com pesquisas realizadas pela Taiwan EPA, em 1998,

foram geradas 18 milhões de t/km2 por ano em Taiwan, onde 43% desse

valor são resíduos da indústria eletro-eletrônica, e estes resíduos são sucatas

de cobre, zinco, alumínio e latão [20].

Portanto, a coleta e reciclagem de produtos eletro-eletrônicos é uma

necessidade atual, em termos não apenas de se conservar recursos naturais

não renováveis através da reciclagem de materiais, mas também de se

preservar o meio ambiente e evitar que o impacto ambiental negativo seja

cada vez maior neste tipo de produto.

9

3.4. Comportamento de metais pesados em aterros

Vários dos produtos eletro-eletrônicos, quando se tornam obsoletos,

acabam sendo dispostos juntamente com o lixo domiciliar. Alguns desses

produtos podem conter metais tóxicos.

No Brasil, a existência de lixões sem nenhum tipo de controle e

impermeabilização do solo ainda é uma realidade. Do mesmo modo que no

aterro sanitário, há a formação do chorume. Águas que invadem o depósito,

como água de chuva, carregam parte do chorume e solubilizam alguns

elementos, formando o percolado [21].

Segundo o IPT, em 1998, cerca de 1% do lixo urbano era composto

por resíduos contendo materiais tóxicos. Esses resíduos eram provenientes

de lâmpadas fluorescentes, termômetros, pilhas, baterias, latas de tinta, latas

de inseticida, entre outros produtos [22].

No caso de produtos eletro-eletrônicos, os metais que apresentam

preocupação ambiental devido à sua toxicidade são o chumbo, o mercúrio e

o cádmio. O mercúrio em sua forma elementar apresenta volatilidade à

temperatura ambiente, além disso, pode haver a formação de compostos

voláteis.

3.5. Classificação dos fios e cabos

Existem vários critérios para a classificação dos cabos e fios. Neste

estudo consideram-se apenas os de maior interesse para a indústria eletro-

eletrônica:

10

a) Classificação quanto à tensão utilizada [23]:

Os cabos de potência se classificam em três categorias em função da

tensão em que vão operar:

• Cabos de baixa tensão: para operação em tensões inferiores ou

iguais a 1.000V,

• Cabos de média tensão: para operação em tensões maiores

que 1.000V e iguais ou inferiores a 35.000V, e

• Cabos de alta tensão: para operação em tensões maiores que

35.000V.

b) Classificação quanto à isolação.

Quanto à isolação, os cabos ou fios elétricos podem ser nus ou

isolados.

• Os cabos nus, sem isolação ou cobertura, são geralmente de

alumínio, por possuir menor densidade que o cobre e,

normalmente utilizados para distribuição e transmissão aéreas.

Os cabos nus podem ser, ainda, de três tipos [23]:

♦ Cabos de alumínio: normalmente utilizados em rede de

distribuição urbana onde a distância entre os postes (esta

distância é conhecida como “vão”) é da ordem de 50m.

♦ Cabos de alumínio – liga: caracterizados por possuir alta

resistência à corrosão e resistência mecânica superior em

relação aos demais cabos de alumínio, e

♦ Cabos de alumínio com cabos de aço (ACSR): utilizados em

linha de transmissão onde os vãos são superiores a 200m.

11

• Cabos isolados são aqueles que possuem um conjunto de

materiais utilizados para isolar eletricamente o material condutor

do meio que o circunda. Usualmente são de cobre devido à

elevada condutividade elétrica deste material. São vários os

materiais empregados na isolação de condutores [23]:

o Materiais termoplásticos: utilizados em cabos de baixa

tensão onde o critério de dimensionamento é, em geral, por

queda de tensão e não por corrente admissível (temperatura

máxima admissível 75ºC). São eles o policloreto de vinila

(PVC) e o polietileno (PE),

o Materiais termofixos: utilizados em geral, para cabos de

média e alta tensão devido à confiabilidade esperada,

apresentam temperaturas máximas admissíveis iguais a

90ºC.

Os isolantes termofixos não amolecem com o aumento da temperatura

como os termoplásticos. Ao atingir uma temperatura máxima (cerca de

250ºC), a isolação degrada-se [24]. São eles polietileno reticulado (XLPE),

borracha etileno-propileno (EPR) e borracha de silicone.

3.6. Reciclagem de fios e cabos

De uma maneira geral, os fios e cabos produzidos se destinam à

fabricação de produtos eletro-eletrônicos, construção civil, indústria

automotiva, máquinas, refrigeração, telecomunicações e energia.

Os tipos de resíduos de fios e cabos são:

12

− Resíduos pré-consumo: São as aparas industriais originadas

nas indústrias de fios e cabos (sucata interna);

− Resíduos pós-consumo: Gerados por empresas que utilizam

fios e cabos para fazer instalações de redes elétricas, telefonia ou gerados

também por empresas que montam equipamentos eletro-eletrônicos, além

dos originados durante reformas, conserto de equipamentos que utilizam os

fios e cabos, e produtos em final de vida útil quando são descartados.

A origem e estado de conservação (limpeza, por exemplo) dos

resíduos definirão o valor de mercado e também algumas características dos

produtos reciclados. Os resíduos de fios e cabos gerados antes de chegar ao

consumidor são os que despertam maior interesse, tendo por isso um preço

mais elevado, por ser um material geralmente limpo e pré-selecionado, o que

facilita e evita duas etapas da reciclagem, a lavagem e a secagem do PVC

[25].

O processo de reciclagem de fios e cabos é semelhante ao processo

de reciclagem de outras sucatas eletro-eletrônicas. Nesse contexto, o êxito

para o processo de reciclagem é a liberação dos metais acoplados aos

plásticos. Segundo Zhang e Forssberg [26], esta liberação depende da

composição da sucata eletro-eletrônica, pois, geralmente os materiais

utilizados nas mesmas apresentam uma baixa ligação interfacial.

De acordo com Forssberg e Zhang [27], a liberação de partículas

metálicas acontece quase por completo, quando o tamanho da partícula do

material moído, encontra-se abaixo de 2mm.

Entre os processos de separação existentes, a separação usando

correntes parasitas é um caminho efetivo para remoção de metais não-

13

ferrosos de resíduos municipais e industriais [28]. Este processo é usado

para separar alumínio e cobre de sucatas automobilísticas [29].

Varias técnicas são usadas para a liberação de metais preciosos de

sucatas eletrônicas. Entre elas estão: desmantelamento manual, processos

mecânicos para beneficiar a sucata, concentrar e recuperar metais preciosos

[30].

Para metais de sucatas aeroespaciais que possuem alto valor

comercial, a catação convencional não consegue diferenciar materiais com

mesmas cores e tamanhos como também algumas ligas de alumínio.

Estudos feitos em Taiwan [31] apontam uma técnica para recuperar sucatas

não-ferrosas através de uma analise espectrográfica, onde a sucata é

identificada sem a intervenção do operador. Esse tipo de análise tem por

objetivo separar misturas de sucatas de metais não-ferrosos por tipos. Para a

análise utiliza-se fluorescência de raios-x na superfície do material, sendo

então identificado à liga em particular [31]. O material depois é separado por

catação (“sorting”) em equipamento automático.

3.7. PVC (policloreto de vinila) e o meio ambiente

O PVC é um polímero termoplástico composto por duas matérias-

primas básicas: etileno e o cloro. O cloro deriva do NaCl e o etileno provém

do craqueamento do petróleo [32].

Há quatro tipos básicos [33]:

• PVC rígido isento de plastificantes = duro e tenaz, com

excelentes propriedades térmicas e elétricas. Resistente à

14

corrosão, oxidação e intempéries. Usados na fabricação de

tubos, carcaças de utensílios domésticos e baterias.

• PVC flexível ou plastificado = que contém de 20 a 100 partes de

plastificante por 100 de polímero. Usado no revestimento de fios

e cabos elétricos, composições de tintas (látex vinílico), cortinas

de banheiro etc.

• PVC transparente, isento de cargas.

• PVC celular ou expandido.

É o segundo termoplástico mais consumido em todo o mundo [34] com

uma demanda mundial de resina superior a 27 milhões de t/ano de 2001,

sendo a capacidade mundial de produção de resinas de PVC estimada em

cerca de 31 milhões de t/ano [35].

Desta demanda total, 22% foram consumidos nos Estados Unidos,

22% nos países da Europa Ocidental e 7% no Japão. O Brasil foi responsável

pelo consumo de cerca de 2,5% da demanda mundial de resinas de PVC.

Estes dados mostram o potencial de crescimento da demanda de resinas de

PVC no Brasil, uma vez que o consumo per capita, na faixa de

4,0 kg/hab/ano, ainda é baixo se comparado com o de outros países [35].

De acordo com pesquisas realizadas pelo Business Communications

Co. Inc. [36], foram utilizados 808 milhões de kg de materiais poliméricos

para a indústria de fios e cabos, em 2003, nos Estados Unidos, com previsão

de crescimento em 2008 para 948 milhões de kg, uma média anual de

aproximadamente 3,2%.

15

Segundo Vasile [37], o policloreto de vinila é uma das commodities

plásticas mais importantes, ou seja, se destaca pelo baixo custo e facilidade

de processamento, sendo produzido há mais de 50 anos em escala industrial.

Recentemente, plásticos têm sido associados a aplicações eletro-

eletrônicas. Sua quantidade chega a 30% da massa dos resíduos eletrônicos.

Na Europa componentes plásticos representam 20% de todo o material

usado nos equipamentos eletro-eletrônicos [38].

Geralmente estes contêm retardantes anti-chama como compostos

halogenados, que podem ocasionar a formação de diferentes produtos

tóxicos. A presença do átomo de cloro em sua estrutura molecular torna o

PVC um polímero naturalmente resistente à propagação de chamas,

contribuindo para aplicações nas quais o retardamento da chama é item

desejado, tais como fios e cabos elétricos, eletrodutos e forros/revestimentos

residenciais [35].

Reciclagem, incineração e aterros são métodos mais comuns para se

dispor estes tipos de plásticos, que também podem ser usados como

combustíveis em processos metalúrgicos. Entretanto, durante essa

combustão, os retardantes anti-chama halogenados podem produzir dioxinas

e furanos [39].

Segundo Menad [39], os resíduos plásticos representam cerca de 60%

dos resíduos sólidos municipais, 22% em escala industrial e 3% são gerados

em aplicações eletro-eletrônicas. Na Europa, a Alemanha produz

127.000 t/ano de resíduos plásticos gerados no setor eletro-eletrônico,

seguida da França e Reino Unido que chegam a produzir 98.000 e 93.000,

respectivamente. A Suécia gera 13.000 t/ano [39].

16

De acordo com companhias suecas, somente 25% dos resíduos

plásticos são recicláveis, e comumente, a melhor opção para gerenciar estes

resíduos está na sua utilização como combustível durante a fundição do

resíduo eletro-eletrônico para a recuperação do cobre e metais preciosos

como ouro e prata [24].

A cidade de São Paulo gera diariamente cerca de 13.000t de resíduos

sólidos urbanos (não considerados os resíduos inertes), dos quais 5% são

resíduos plásticos e deste percentual 6% é PVC [40].

Na tabela 2 [24] verifica-se o rápido crescimento dos plásticos no

resíduo sólido municipal dos Estados Unidos, inicialmente duplicando-se até

a década de 90, com crescimento intenso nas últimas décadas.

Tabela 2 – Crescimento dos plásticos no resíduo sólido municipal [24]

ano plástico (%) – resíduo sólido municipal 1960 0,5 1970 2,6 1980 5,0 1990 9,8 1992 10,6 1994 11,2 1995 11,5 1996 12,3

O PVC tem uma participação de cerca de 0,3% no resíduo sólido

urbano. Isto significa dizer que são geradas aproximadamente 877 t/dia de

resíduo de PVC no Brasil, sendo que deste total 105t são geradas na cidade

de São Paulo [41].

A indústria brasileira produz 700 mil t de resina de PVC ao ano, das

quais 80% alimentam o setor de construção civil. Trata-se de uma resina com

17

longo ciclo de vida. A maioria dos produtos onde o PVC é aplicado, são de

longa duração, isto é, possuem uma estimativa de vida útil maior que 40 anos

[42]. Essa estimativa de vida útil do PVC depende substancialmente da sua

finalidade, pois a presença de vários aditivos lhe confere características não

comuns a outros polímeros, tais como a mudança de propriedades com o

tempo ou o aumento de elasticidade com a temperatura [43].

Por esse motivo, seria falha uma comparação entre a quantidade de

PVC produzida e a reciclada. O PVC é a resina de menor presença em

aterros sanitários. [44].

A reciclagem do PVC é uma das mais econômicas, e tem como

vantagens a preservação de recursos naturais e a possibilidade de redução

de resíduos, diminuindo o volume a ser transportado e tratado, assim como,

os custos para as empresas [35].

Os principais usos do PVC são [45]:

• tubos e conexões – transporte de água e saneamento básico.

• medicina – embalagens de medicamentos, bolsas e tubos para

transfusão de sangue e hemodiálise, artigos cirúrgicos,

revestimentos de salas de cirurgia e cateteres.

• construção – perfis de janelas, revestimentos de parede, pisos,

calhas, tubos e conexões, revestimento de fios e cabos elétricos

e forros.

• embalagens – acondicionamento de alimentos, garrafas de

água, frascos para cosméticos e produtos domésticos. Filmes

esticáveis e encolhíveis.

18

• lazer – móveis e mangueiras de jardim, laminados para piscinas

e lonas publicitárias, roupas para esportes aquáticos, tecidos

espalmados para móveis, vestuário, malas e bolsas etc.

• calçados – solados, palmilhas, cabedais, entresolas, detalhes

estéticos e muitas outras partes que conferem conforto e

resistência ao produto.

• automóveis – revestimento interno, partes decorativas, chicotes,

proteção anticorrosão etc.

• aplicações inovadoras – estruturas de computadores, peças

para indústria eletrônica, fibras óticas, persianas, cartões

magnéticos, cobaias sintéticas para ensino de microcirurgia e

muitas outras.

3.8. Cobre

O cobre e muitas de suas ligas são caracterizadas por terem

resistência mecânica associada à ductilidade; estes materiais são

apropriados à fabricação de peças e componentes à temperatura ambiente

na forma trabalhada de chapas, tiras e arames.

As ligas de cobre são utilizadas em conseqüência da variedade de

suas propriedades: os latões (ligas de cobre e zinco), que é uma das

principais ligas de cobre, são moldados e trabalhados facilmente (barras,

perfilados e laminados); os bronzes (ligas de cobre e estanho) têm

qualidades de fundição, associadas a suas características mecânicas de

atrito (fundições, peças mecânicas); os cuproalumínios assim como os

19

cuproníqueis resistem bem à oxidação e a certos agentes corrosivos.

Aplicações particulares são também reservadas às ligas monel, argentão e

outras cuproligas (cromo, manganês, berílio e silício) [46].

O cobre é o metal não-ferroso mais utilizado após o alumínio,

principalmente, por ser excelente condutor de eletricidade e calor.

Aproximadamente 60% dos metais e ligas produzidos na América do

Norte são provenientes de sucatas não-ferrosas [47].

Em geral, o cobre na indústria de fios e cabos é utilizado em cabos de

potência de baixa ou média tensão, controle, instrumentação, sinalização,

informática e telefonia. Cobre e produtos derivados de ligas de cobre são

usados na construção civil (48%), produtos eletro-eletrônicos (21%),

equipamentos para transporte (10%), máquinas industriais (10%) e produtos

de consumo em geral (11%) [48].

Segundo o International Copper Study Group, a produção de cobre

refinado mundialmente aumentou de 560.000t para 900.000t em 2004 [49].

Os resíduos eletro-eletrônicos convertidos em ligas e metais refinados

fornecem 225.000t de cobre, o equivalente a 9% do consumo aparente.

Aproximadamente 94% de todo o cobre produzido sob a forma metálica é

reciclável. O cobre refinado ou recuperado através do resíduo contribui em

30% para a fonte de cobre nos Estados Unidos [49].

20

4. MATERIAIS E MÉTODOS

4.1. Material de estudo

Neste trabalho foram estudados dois tipos de cabos elétricos utilizados

na indústria eletro-eletrônica: o cabo flexível e o cordão paralelo; nas figuras

2 e 3 são mostrados estes cabos. Eles são usados em equipamentos eletro-

eletrônicos na área dos materiais elétricos de instalação. A escolha se deveu

ao fato de serem os mais utilizados no mercado, os mais vendidos, bem

como os mais encontrados em eletrodomésticos. Os dois tipos de cabos

elétricos foram comprados na empresa Daneva Máquinas e Condutores

Elétricos LTDA.

Foi recebido um lote de 40kg de cabos elétricos sendo 20kg de cabo

flexível e a outra metade de cordão paralelo.

O cabo tipo flexível apresentou 0,50mm de diâmetro, a cobertura

polimérica externa era de PVC e o condutor metálico interno era de cobre.O

cabo tipo cordão paralelo teve 0,75mm de diâmetro, em que a dupla

cobertura externa foi formada de PVC e a parte interna metálica de cobre. Os

cabos foram recebidos na forma de rolos de 100m, as cores do cabo tipo

flexível utilizadas na pesquisa foram azul, verde e amarelo, e para o cabo tipo

cordão paralelo foi utilizada a cor branca.

21

Figura 2 – Cabo flexível

Figura 3 – Cordão paralelo

Ao término dos ensaios realizados com os cabos de cobre foram

comprados 5kg de cabos de alumínio, tipo multiplex, com cobertura

polimérica de polietileno e seção metálica interna de alumínio, o cabo possuia

1,25mm de diâmetro e a coloração utilizada foi preta. A figura 4 mostra o

cabo de alumínio após corte feito transversalmente para se observar a parte

interna.

22

Figura 4 – Cabo de alumínio

Para a separação do metal e do plástico, o que corresponde aos

ensaios de separação, foram avaliadas as seguintes técnicas:

• separação granulométrica,

• separação eletrostática,

• separação em meio denso,

• bateamento,

• atrição, e

• elutriação.

Na figura 5 tem-se um organograma simplificado dos ensaios

realizados.

23

CATAÇÃOMANUAL

SEPARAÇÃOGRANULOMÉTRICA

CATAÇÃOMANUAL

SEPARAÇÃOEM MEIO DENSO

CATAÇÃOMANUAL

SEPARAÇÃOELETROSTÁTICA

CATAÇÃOMANUAL

ATRIÇÃO

CATAÇÃOMANUAL

BATEAMENTO

CATAÇÃOMANUAL

ELUTRIAÇÃO

HOMOGENEIZAÇÃO/QUARTEAMENTO

MOAGEM(MOINHO DE

FACAS)

SUCATAS DEFIOS E CABOS

ELÉTRICOS

Figura 5 – Fluxograma simplificado dos ensaios para o tratamento de cabos

elétricos

4.2. Caracterização do material

Primeiramente foram separados 3kg de fios e cabos de cada uma das

amostras (cabo flexível e cordão paralelo), depois 1m desses cabos foi

separado, e através de uma balança analítica o material foi pesado, em

seguida, fez-se a separação do polímero e do metal com o auxílio de um

estilete para se obter a quantidade de cobre e PVC presentes em cada uma

das duas amostras.

Assim, determinou-se a quantidade de metal e de polímero presentes

em cada um dos dois materiais, esses resultados foram usados nas

operações de separação para se avaliar os rendimentos dos processos

estudados.

Foram feitos também ensaios com cabos de alumínio, separou-se 1m

desses cabos e a separação do polímero e do metal foi feito da mesma

maneira que as amostras de cobre.

24

Para facilitar a nomenclatura dos ensaios utilizaram-se códigos que

podem ser traduzidos como CP (cordão paralelo), CF (cabo flexível), SG

(separação granulométrica), MD (separação em meio denso), A (atrição), B

(bateamento) e E (elutriação). Por exemplo: CF3B, nesse caso seria

traduzido como “ensaio de separação em bateia realizado com cabo flexível

moído com granulometria de 3mm”.

4.3. Determinação do grau de moagem para liberação

Foram separados 9kg de cada tipo de cabo, os quais foram

processados em moinho de facas. Para a moagem dos fios e cabos elétricos

foi utilizado um moinho de facas modelo FA 2305 da marca RONE. Na figura

6 está a foto do moinho de facas utilizado na pesquisa.

Figura 6 – Moinho de facas utilizado para cominuir os cabos elétricos

Inicialmente, antes dos cabos serem moídos, necessitou-se de uma

diminuição no comprimento, pois os mesmos estavam separados em rolos

de 100m.

25

Com o auxílio de uma régua e de um alicate, a cada 15cm o material

era cortado para facilitar o procedimento seguinte, que seria a moagem.

Foram usadas 3 aberturas de grelhas diferentes, respectivamente 9, 6

e 3mm.

Para cada um dos dois materiais foram processados 3kg para cada

grelha.

Após a moagem, cada amostra foi dividida por “cone and quartering”

em duas partes opostas. Em seguida, as amostras foram homogeneizadas e

quarteadas através do método da pilha alongada. De cada pilha foram

retiradas alíquotas para cada um dos ensaios de separação.

A figura 7 ilustra o início da pilha alongada após a moagem.

Figura 7 – Início da pilha alongada

4.4. Ensaios de separação

4.4.1. Separação granulométrica

Após a moagem, coletaram-se 6 alíquotas, 3 para cada tipo de cabo e

para cada amostra do determinado cabo tinha-se uma grelha de abertura

26

diferente (9, 6 e 3mm). Neste trabalho, utilizou-se um peneirador da marca

Bertel Indústria Melatúrgica Ltda e peneiras redondas. As telas utilizadas

foram de aberturas de: 4,76, 2,83, 1,7, 1,0, e 0,5mm. As amostras foram de

aproximadamente 100g cada uma e permaneceram no agitador por 15 min

[50].

Ao final de cada ensaio, cada peneira tinha o seu material retido

pesado.

Em seguida, através de um procedimento de separação manual com o

auxílio de uma pinça, as partículas retidas em cada peneira foram

classificadas em 3 categorias, a saber: metal, polímero e metal mais

polímero. A categoria “metal mais polímero” deve-se ao fato de que em

alguns tamanhos não acontecia a liberação total do material, Portanto, o

cobre e o polímero encontravam-se agregados. Após a separação manual

faziam-se as pesagens, individualmente, de cada categoria. Assim, para cada

peneira foram registrados 3 resultados.

4.4.2. Separação em meio denso

A separação por meio denso é o método gravítico que apresenta um

princípio simples, de maior precisão de corte e é um dos métodos mais

largamente utilizados.

O princípio é utilizar-se um líquido de densidade controlada e

conhecida, que seja intermediária àquelas dos materiais que se deseja

separar. O material mais leve flutua e o mais pesado afunda.

27

O processo de separação em meio denso é mais aplicado

industrialmente para partículas de minérios acima de 0,6mm [51].

O meio de separação utilizado pode ser agrupado em quatro tipos

diferentes:

a) meios densos autógenos;

b) soluções salinas;

c) suspensóides;

d) líquidos orgânicos densos [51].

Para estudos de laboratório são utilizados líquidos densos e/ou

soluções de sais inorgânicos e, mais raramente, suspensões para o

fracionamento de minerais de densidades diferentes.

As principais características de um meio denso ideal são: formar

suspensão ou solução estável, não ser corrosivo, possuir baixa viscosidade,

não ser tóxico, ser passível de recuperação, ter fácil ajuste de densidade e

ter baixo custo.

Em virtude do custo dos líquidos densos é absolutamente necessário

fazer a sua reutilização ou recuperação. Os métodos utilizados dependem da

natureza do líquido denso.

A separação industrial em meio denso é dividida em dois métodos

básicos de separação: o “estático” e o dinâmico.

O processo de separação em meio estático é largamente aplicado

quando a diferença de densidades dos materiais ocorre a granulometrias

grossas, pois a eficiência de separação decresce com a diminuição do

tamanho das partículas, devido à baixa velocidade de sedimentação das

partículas [52].

28

Na prática da separação estática industrial, as partículas a serem

separadas devem ter tamanhos acima de 3mm, sendo que o mais comum é

6mm [52].

Nesta etapa do trabalho, utilizaram-se os fios e cabos moídos com

granulometrias de 9, 6 e 3mm, provenientes da etapa de moagem,

homogeneização e quarteamento.

O meio denso utilizado foi a solução aquosa de cloreto de cálcio com

densidade de 1,41 g/cm3. Para a preparação do líquido foi utilizado um

becker de 2l e adicionou-se a este 1,20kg de cloreto de cálcio e 850ml de

água. O meio denso era reutilizado a cada ensaio feito. Este valor de

densidade foi escolhido, visto que as espécies a separar possuíam

densidades 9,6 g/cm3 (cobre) e 1,21 g/cm3 (PVC). Os ensaios foram

realizados com auxílio de um becker de 1l e utilizou-se uma haste de plástico

para a agitação. A amostra foi colocada gradativamente no becker, obtendo-

se preponderantemente como flutuado o PVC e o cobre como afundado. O

flutuado foi recolhido através de uma peneira manualmente colocada

parcialmente submersa na polpa. Efetuou-se uma segunda separação do

flutuado em meio denso com o objetivo de aumentar o rendimento da

separação, uma vez que na primeira separação observou-se uma

contaminação de cobre no flutuado devido ao arraste mecânico de algumas

partículas.

Após o final do ensaio foram obtidos dois produtos, o plástico

proveniente da segunda etapa de separação e o cobre proveniente da

primeira etapa.

29

Ambos produtos foram lavados em água corrente e colocados para

secar na estufa a 40°C por 24 horas. Depois de pesadas, as amostras foram

separadas em metal, polímero e metal mais polímero, com o auxílio de uma

pinça segundo o procedimento descrito anteriormente.

4.4.3. Separação eletrostática

É um processo de aplicação restrita, só é feita a seco, e é um

processo sensível à presença de umidade nas partículas ou na atmosfera, à

vazão de alimentação e à granulometria, por problemas de arraste mecânico.

Recentemente vem ganhando importância no processamento de

sucatas (separação de metais e plásticos).

Os separadores eletrostáticos são usados para separar materiais

condutores de não-condutores. A diferença entre a condutividade elétrica

entre metais e não-metais proporciona uma condição para a implementação

com sucesso de um separador eletrostático em reciclagem de resíduos. Esta

separação tem sido principalmente utilizada para separar cobre ou alumínio

de fios e cabos elétricos picados e também na recuperação de cobre e

metais preciosos de sucatas de placas de circuito impresso [53].

Além desses mecanismos, existe a técnica chamada de correntes

induzidas, em que magnetos girantes geram cargas induzidas nas partículas

pelas diferenças de condutividade, com isso materiais ferrosos e não-ferrosos

podem ser separados [54].

A movimentação de uma partícula condutora dentro de um campo

magnético variável gera uma corrente induzida na partícula. A força atuante

30

na partícula pela variação do campo magnético é usada para separar as

partículas. Partículas condutoras são desviadas enquanto partículas não

condutoras não são desviadas.

O separador de corrente induzida é utilizado em operações de

recuperação de alumínio, estanho, cobre, que se encontrarem misturados a

plásticos, vidro, sucata eletrônica, materiais gerados em moagem de

automóveis, assim como, é aplicado na remoção de metais não-ferrosos em

instalações de reciclagem de garrafas de vidro, e em unidades de reciclagem

de lixo [55].

Neste trabalho utilizou-se um separador eletrostático marca Carpco,

Inc – EUA, Modelo: HT (15, 25,36) III-15 (Figuras 8 e 9) do IPT - Instituto de

Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo, Laboratório de Tratamento

de Minérios e Resíduos Industriais (LTMRI).

Figura 8 – Separador eletrostático Carpco

31

Figura 9 – Detalhe do separador eletrostático Carpco

Para os ensaios de separaç o eletrostática foram separadas 6

amost

eita de forma gradual,

varian

4.4.4. Atrição

O processo de atrição também conhecido como escrubagem, é a

operaç

ã

ras de aproximadamente 300g cada uma, 3 amostras do cabo tipo

cordão paralelo e 3 do cabo tipo flexível, as granulometrias foram de 9, 6 e

3mm para cada amostra dos dois modelos de cabos.

A alimentação das amostras ao sistema foi f

do a abertura do divisor de acordo com a granulometria do material a

ser realizado. Ao final de cada ensaio as amostras foram classificadas em:

condutor, não-condutor e intermediário. Após a classificação, cada material

foi pesado e separado com o auxílio de uma pinça em polímero, metal e

polímero mais metal.

ão na qual ocorre a separação de grãos unidos por material argiloso,

por precipitados salinos, ou por material semelhante, pela ação de forças

32

relativamente fracas. O processo é o resultado do atrito entre grãos de

durezas elevadas, em polpa sob intensa agitação [56].

Na célula em que ocorre a atrição ocorre a lavagem e, principalmente,

a limp

o e a entrada é feita pelo

topo.

eza das superfícies dos grãos por meio de intensa atrição entre as

próprias partículas e entre a massa como um todo.

Na célula o agitador é do tipo vertical centrad

Na haste existem duas pás helicoidais perfiladas, essas pás em

conjunto, atuam produzindo fluxos em sentidos contrários [57]. Devido a essa

inversão de sentidos, a polpa movida por uma das hélices tem sentido oposto

ao do fluxo movido pela outra hélice, causando a atrição das superfícies das

partículas. Na figura 10 observa-se o esquema da maquina de atrição.

Figura 10 – Esquema da máquina de atrição [57]

s amostras de fios e cabos elétricos foram submetidas a ensaios de

atrição

i colocada em um

recipiente para a retirada do material flutuado, o material afundado foi

A

, com a intenção de obter maior liberação do material que, em algumas

frações granulométricas, encontrava-se ainda agregado.

Ao final do tempo de agitação, cada amostra fo

33

separa

equipamento do século XVIII, circular e levemente

funilado, em geral de madeira ou aço, utilizado para extrair diamante do

cascal

o

manua pesquisa para a separação do

cobre

granulometrias anteriores (3, 6 e

9mm),

do em um outro recipiente e ambos foram colocados para secar na

estufa a 40°C por 24 horas. Depois de secadas, as amostras foram pesadas

e separadas manualmente com o auxílio de uma pinça em metal, polímero e

metal mais polímero.

4.4.5. Bateamento

A bateia é um

a

ho em garimpo, ouro, estanho, tantalita, pirita, enfim, mineral pesado.

Na figura 11 tem-se a foto da bateia.

O processo de concentração gravitacional por meio de bateament

l, foi um dos processos utilizados na

e PVC. O equipamento foi cedido pelo LTM – EPUSP, Laboratório de

Tratamento de Minérios do Departamento de Engenharia de Minas da Escola

Politécnica da Universidade de São Paulo.

Os ensaios foram realizados com 6 amostras previamente quarteadas

dos dois tipos de cabos e com as mesmas

com o auxílio de uma bacia plástica com água, colocou-se a amostra

na bateia e em seguida imergiu-se a bateia pela metade na bacia e

vagarosamente em movimentos circulares foi separando o PVC que caia já

na bacia com água e o cobre que permanecia na bateia.

34

Figura 11 – Concentração gravitacional por meio de bateamento

Os produtos leves e pesados dos seis tipos de amostras foram

separados e colocados para secar na estufa a 40°C por 24 horas.

Posteriormente foram pesados e com uma pinça foram separados em metal,

polímero e metal mais polímero.

4.4.6. Elutriação

O elutriador é o aparelho de separação granulométrica cujo princípio

de funcionamento é a elutriação. O minério, na forma de polpa aquosa, é

submetido a uma corrente de fluido ascendente, cuja velocidade arraste as

lamas em suspensão com sua subseqüente separação (transbordamento). O

material deslamado é sedimentado, sendo então removido, através de

bombeamento ou outros processos.

Para os ensaios de elutriação foram usadas amostras de

aproximadamente 200g. Cada ensaio usou cerca de 100l de água em uma

vazão de aproximadamente 85 ml/s. Com o auxílio de uma haste o material

foi jogado para dentro do elutriador de vidro, logo em seguida o cobre descia

e o PVC subia seguindo a corrente de água para o recipiente onde era

35

coletado. Na metade do ensaio era feita uma interrupção para a retirada do

cobre que se sedimentava no fundo do elutriador. A dificuldade do ensaio foi

a alimentação do sistema, para tanto o material foi previamente

desemaranhado manualmente. O equipamento foi cedido pelo LTM –

EPUSP, utilizado em escala laboratorial. As figuras 12 a 14 mostram algumas

partes do elutriador e como se comporta o material ensaiado.

Figura 12 – Início do ensaio de elutriação

36

Figura 13 – O PVC subindo e o cobre afundando

Figura 14 – Cobre sedimentado no fundo do elutriador

37

Ao término do ensaio, a amostra foi separada em afundado e flutuado

e colocada para secar na estufa a 40°C por 24 horas. Em seguida, após a

secagem, pesaram-se as amostras e com o auxílio de uma pinça, estas

foram separadas em: metal, polímero e metal mais polímero.

4.4.7. Ensaios com cabos de alumínio

Inicialmente foram picados 1,80kg de cabos de alumínio tipo multiplex,

com cobertura de polietileno e seção metálica de alumínio no moinho de

facas com grelha de abertura de 6mm. Em seguida, a amostra foi

homogeneizada e quarteada, separou-se aproximadamente 300g da mesma

para se misturar a 300g de cabos de cobre moídos do tipo cordão paralelo,

com grelha de abertura de 6 mm.

As duas amostras de cabos moídos de cobre e alumínio foram então

misturadas e processadas novamente em moinho de facas, com abertura de

grelha de 3mm. Ao final quarteou-se a amostra em alíquotas de

aproximadamente 100g e foi feito um ensaio com uma das 4 amostras com o

método de separação em meio denso utilizando a solução aquosa de cloreto

de cálcio com densidade de 1,43 g/cm3. Para a preparação da solução foi

utilizado um becker de 1l e acrescentou-se a este 1kg de cloreto de cálcio e

700 ml de água. O ensaio foi realizado com o auxílio de um becker de 1l e de

uma haste plástica para a agitação. A amostra foi colocada no recipiente

obtendo-se como afundado o cobre e o alumínio, e como flutuado o

polietileno e o PVC. Com o material afundado foi realizado o ensaio de

38

separação em meio denso utilizando bromofórmio com densidade de 2,79

g/cm3, com o propósito de se conseguir a separação dos dois metais.

O material flutuado foi colocado em outro becker com água como meio

denso e graças a densidades de 0,98 g/cm3 (polietileno) e de 1,21 g/cm3

(PVC) conseguiu-se separar os dois plásticos.

Os 4 materiais separados foram lavados em água corrente e

colocados para secar na estufa a 40°C por 24 horas. Depois de pesadas, as

amostras foram separadas em alumínio, cobre, polietileno e PVC com o

auxílio de uma pinça. A distinção entre os dois tipos de polímeros aconteceu

devido a coloração.

39

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1. Caracterização do material

Na tabela 3 tem-se o resultado da quantidade de metal e de polímero

presente em 1m de cada um dos dois tipos de cabos elétricos.

Tabela 3 – Resultado da quantidade de metal e polímero presente nos dois

tipos de cabos

ensaio PVC (%) cobre (%) cordão paralelo 54,8 45,2

cabo flexível 55,4 44,6

Na tabela 4 tem-se o resultado da quantidade de metal e de polímero

presente em 1m de cabo de alumínio tipo multiplex.

Tabela 4 – Resultado da quantidade de metal e polímero presente no cabo de

alumínio

ensaio PE (%) alumínio (%) cabo de alumínio 44,2 55,8

5.2. Separação granulométrica

Nas figuras 15 a 17 mostra-se a diferença entre os três produtos obtidos

após a moagem do cabo tipo flexível. Para a moagem usando a grelha com

abertura de 9mm houve pouca liberação do cobre e do PVC, enquanto que na

40

de 6mm obteve-se melhor liberação, e para a granulometria de 3mm os dois

tipos de cabos ficaram praticamente 100% liberados.

Figura 15 – Aspecto do material obtido após a moagem do cabo tipo flexível em

moinho de facas com grelha de abertura de 9mm

Figura 16 – Aspecto do material obtido após a moagem do cabo tipo flexível em


41

Figura 17 - Aspecto do material obtido após a moagem do cabo tipo flexível em


Observou-se que na figura 15 há uma quantidade maior de cobre do que

nas figuras 16 e 17 devido às amostras com grelhas de abertura de 9 e 6mm

não estarem liberadas.

Nos 6 ensaios de separação granulométrica foram quarteadas amostras

de aproximadamente 100g.

Na tabela 5 e na figura 18 apresentam-se os resultados da separação

manual dos ensaios feitos com o cabo tipo cordão paralelo na separação

granulométrica com abertura de grelha de 9mm.

Tabela 5 – Resultados da separação manual da separação granulométrica com

CP – 9mm

abert. peneira (mm)

% passante total

cobre (%)

PVC (%)

cobre + PVC (%)

% pesototal

+ 4 99,7 23,6 32,8 2,5 58,9 - 4 + 2,83 40,8 4,3 12,9 0,0 17,2

- 2,83 + 1,7 23,6 2,1 5,2 0,0 7,3 - 1,7 + 1 16,3 8,3 1,5 0,0 9,8 -1 + 0,5 6,5 4,8 0,3 0,0 5,1

- 0,5 1,4 0,97 0,4 0,0 1,4 total (%) 0,0 44,1 53,1 2,5 99,7

42

Figura 18 – Separação granulométrica com o cabo tipo cordão paralelo com

grelha de abertura de 9mm

0

20

40

60

80

100

0,1 1 10

Abertura (mm)

Pass

ante

(%)..

...

Na tabela 5 verificou-se que para a grelha de 9mm, para o cabo tipo

cordão paralelo, obteve-se 2,5% de PVC agregado ao cobre. Isto significa que o

material não foi totalmente liberado.

Na tabela 6 e na figura 19 apresentam-se os resultados dos ensaios

feitos com o cabo tipo cordão paralelo na separação granulométrica com

abertura de grelha de 6mm.


CP – 6mm

abert. peneira (mm)

% passante total

cobre (%)

PVC (%)

cobre + PVC (%)

% pesototal

+ 4 99,8 6,6 2,3 0,5 9,4 - 4 + 2,83 90,4 2,9 19,0 0,5 22,4

- 2,83 + 1,7 68,0 3,9 32,7 0,2 36,8 - 1,7 + 1 31,2 9,1 2,4 0,0 11,5 -1 + 0,5 19,7 7,3 0,2 0,0 7,5

- 0,5 12,2 12,0 0,2 0,0 12,2 total (%) 0,0 41,8 56,8 1,2 99,8

43



0

20

40

60

80

100

0,1 1 10

Abertura (mm)

Pass

ante

(%)..

...

Observou-se que, com a granulometria de 6mm, houve uma diminuição

na quantidade de PVC e cobre juntos. Na faixa granulométrica -2,83 + 1,7mm

tem-se 36% da amostra onde 32% é só de PVC, o cobre teve maior

concentração na granulometria abaixo de 0,5mm. Nesse ensaio verificou-se

também que nas faixas granulométricas –4 + 2,83 e –2,83 + 1,7mm aumentou o

grau de contaminação para 0,5 e 0,2% quando comparado com o ensaio

anterior de 9mm, que na mesma faixa aparece com zero comprovando que o

material em ambas granulometrias não se encontrava liberado.

Na tabela 7 e na figura 20 têm-se as separações e diferenças de peso

dos ensaios feitos com o cabo tipo cordão paralelo na separação

granulométrica com abertura de grelha de 3mm.

44


CP – 3mm

abert. peneira (mm)

% passante total

cobre (%) PVC (%) cobre + PVC (%)

% peso total

+ 4 99,7 3,7 0,2 0,0 3,9 - 4 + 2,83 95,8 2,2 0,4 0,0 2,6

- 2,83 + 1,7 93,2 18,1 35,6 0,0 53,7 - 1,7 + 1 39,5 8,3 15,3 0,0 23,6 -1 + 0,5 15,9 5,3 1,2 0,0 6,5

- 0,5 9,4 8,8 0,6 0,0 9,4 Total (%) 0,0 46,4 53,3 0,0 99,7



0

20

40

60

80

100

0,1 1 10

Abertura (mm)

Pass

ante

(%)..

...

Na tabela 7 verificou-se que, com a moagem até 3mm, os fios e cabos

elétricos encontraram-se 100% liberados no cabo tipo cordão paralelo. O PVC

continuou concentrado na faixa de – 2,83 + 1,7mm juntamente com o cobre.

Nas tabelas 8 a 10 estão apresentados os resultados da separação

manual dos ensaios feitos com o cabo flexível respectivamente para as grelhas

com abertura de 9, 6 e 3mm.

45

Da mesma forma as curvas de separação granulométrica para as grelhas

de 9, 6 e 3mm estão mostradas nas figuras 21, 22 e 23.


CF – 9mm

abert. peneira (mm)

% passante total

cobre (%)

PVC (%)

cobre + PVC (%)

% pesototal

+ 4 99,7 11,4 4,7 10,1 26,2 - 4 + 2,83 73,5 3,9 12,2 1,5 17,6

- 2,83 + 1,7 55,9 3,4 35,6 0,7 39,7 - 1,7 + 1 16,2 6,4 3,2 0,0 9,6 -1 + 0,5 6,6 4,6 0,2 0,0 4,8

- 0,5 1,8 1,7 0,1 0,0 1,8 total (%) 0,0 31,4 56,0 12,3 99,7

Figura 21 – Separação granulométrica com o cabo tipo flexível com grelha de

abertura de 9mm

0

20

40

60

80

100

0,1 1 10

Abertura (mm)

Pass

ante

(%)

Na tabela 8, o cabo flexível apresentou 12% de PVC e cobre agregados

comportando-se pior do que o cordão paralelo quanto a liberação em 9mm.

46

Na tabela 9 apresentam-se os resultados da separação manual dos

ensaios feitos com o cabo flexível na separação granulométrica com abertura

de grelha de 6mm.


CF – 6mm

Abert. peneira (mm)

% passante total


% peso total

+ 4 99,7 15,6 3,3 5,7 24,6 - 4 + 2,83 75,1 3,5 5,4 1,3 10,2

- 2,83 + 1,7 64,9 4,0 35,4 1,1 40,5 - 1,7 + 1 24,4 8,7 4,1 0,0 12,8 -1 + 0,5 11,6 6,6 0,5 0,0 7,1

- 0,5 4,5 4,4 0,1 0,0 4,5 total (%) 0,0 42,8 48,8 8,1 99,7


abertura de 6mm

0

20

40

60

80

100

0,1 1 10

Abertura (mm)

Pass

ante

(%)

Na tabela 9, verificou-se que o cabo flexível continua a ter menor

liberação que o cordão paralelo também nessa granulometria, o PVC na faixa –

47

2,83 + 1,7mm concentrou-se com 35,4% da amostra total pesada que no caso

foi 40,7g. Correspondendo a 87% dessa amostra, esse fato aconteceu também

com o cordão paralelo.

A seguir a tabela 10 e a figura 23 apresentam os valores dos ensaios

feitos com o cabo flexível na separação granulométrica com abertura de grelha

de 3mm.

Tabela 10 – Resultados da separação manual da separação granulométrica

com CF – 3mm

abert. peneira (mm)

% passante total


% peso total

+ 4 98,8 3,7 0,2 0,0 3,9 - 4 + 2,83 94,9 0,7 0,3 0,0 1,0

- 2,83 + 1,7 93,9 0,5 12,9 0,0 13,4 - 1,7 + 1 80,5 16,4 35,1 0,0 51,5 -1 + 0,5 29,0 7,3 3,9 0,0 11,2

- 0,5 17,8 17,0 0,8 0,0 17,8 total (%) 0,0 45,6 53,2 0,0 98,8


abertura de 3mm

0

20

40

60

80

100

0,1 1 10

Abertura (mm)

Pass

ante

(%)

48

Através desses resultados apresentados na tabela 10 verificou-se que no

cabo flexível ocorre total liberação entre o cobre e o PVC e ocorre uma maior

concentração na faixa – 1,7 + 1mm com mais de 50%. No entanto, a separação

granulométrica não é um bom método devido as amostras independente de

granulometria se apresentarem contaminadas.

5.3. Separação em meio denso

As tabelas 11, 12, 13 e 14 mostram os resultados da separação em meio

denso para os dois tipos de cabos elétricos com as três granulometrias

diferentes.

Tabela 11 – Valores da separação em meio denso no CP – afundado

ensaio massa afundado (%)

% Cu afundado

% PVC afundado

% PVC + Cu

CP9MD 45,7 98,4 0,4 1,2 CP6MD 46,2 97,6 1,5 0,9 CP3MD 44,5 98,9 1,1 0,0

Tabela 12 – Valores da separação em meio denso no CP – flutuado

ensaio massa flutuado (%)

% PVC flutuado

% Cu flutuado

% PVC + Cu

CP9MD 54,3 98,2 0,0 1,8 CP6MD 53,8 99,7 0,0 0,3 CP3MD 55,5 100,0 0,0 0,0

49

Tabela 13 – Valores da separação em meio denso no CF – afundado


% Cu afundado

% PVC afundado

% PVC + Cu

CF9MD 53,8 71,9 1,0 27,1 CF6MD 51,7 80,8 5,2 14,0 CF3MD 47,4 93,6 6,4 0,0

Tabela 14 – Valores da separação em meio denso no CF – flutuado


% PVC flutuado

% Cu flutuado

% PVC + Cu

CF9MD 46,2 96,8 0,0 3,2 CF6MD 48,3 98,0 0,0 2,0 CF3MD 52,6 100,0 0,0 0,0

Observou-se que as tabelas mostram a contaminação de PVC nas

amostras de cobre e de cobre nas amostras de PVC. As amostras com cordão

paralelo com grelha de 9 e 6mm encontram-se ambas contaminadas.

Os ensaios realizados com abertura de grelha de 3mm apresentaram-se

100% liberados, comprovando que com 3mm o material pode ser separado, nas

amostras dos dois tipos de cabos onde encontram-se as partes flutuadas não

se teve contaminação de cobre nos ensaios. No caso da tabela 11 tem-se 1,2%

de contaminação do PVC na amostra de cobre.

Os ensaios realizados com os cabos do tipo flexível apresentaram um

comportamento semelhante quanto as amostras de 6mm do cordão paralelo, as

mesmas não estão liberadas, mas apresentaram um baixo grau de

contaminação.

50

Segundo HEGBERG [58] os limites aceitáveis de contaminantes não-

plásticos são:

• 0% metais,

• < 0,005% - < 3% não-plásticos.

E os limites de contaminantes plásticos são:

• < 1% - < 5% outros plásticos.

Na tabela 13 observou-se que existe uma contaminação de 6,4% de PVC

no cobre. O comportamento do cabo flexível e do cordão paralelo nas amostras

de PVC apontou resultados onde a contaminação continua sendo inexistente.

5.4. Separação eletrostática

Nas tabelas 15 a 17 encontram-se os resultados de separação manual

feita no cabo tipo cordão paralelo com ensaios de separação eletrostática em

cada uma das classificações.

Tabela 15 – Resultados das amostras do cordão paralelo com abertura de 9mm

na separação eletrostática

fração PVC (%) cobre (%) PVC + cobre (%)

massa (%) % peso

condutor 30,9 146,5 4,6 182,0 48,4 não-condutor 19,3 0,3 0,1 19,7 5,2 Intermediário 149,1 20,3 5,1 174,5 46,4

51



fração PVC (%) cobre (%) PVC+cobre (%) massa (%) % peso condutor 44,2 155,5 3,1 202,8 56,8

não-condutor 25,4 0,3 0,0 25,7 7,2 intermediário 117,1 10,4 0,9 128,4 36,0



fração PVC (%) cobre (%) PVC + cobre (%) massa (%) % pesocondutor 14,5 153,2 0,0 167,7 44,1


Na tabela 15, observou-se que além da amostra não estar liberada, a

quantidade de material intermediário chega a ser 46% do valor da amostra total.

Na tabela 16 a quantidade de material misto continua elevada, ou seja 36%,

indicando que a amostra não estava com o cobre e o PVC liberados. E na

tabela 17 constatou-se que houve uma diminuição na quantidade de material

intermediário quando comparado com as outras granulometrias de 9mm e 6mm,

sendo de 24,9%.

Nas tabelas 18, 19 e 20 encontram-se os resultados dos ensaios de

separação eletrostática para o cabo tipo flexível em cada uma das

classificações.

52

Tabela 18 – Resultados das amostras do cabo flexível com abertura de 9mm na

separação eletrostática


massa (%) % peso

condutor 35,7 117,5 49,6 202,8 59,6 não-condutor 20,4 0,3 0,2 20,9 6,1 intermediário 104,6 7,1 4,7 116,4 34,2




massa (%) % peso

condutor 45,6 143,9 23,8 213,3 56,3 não-condutor 26,1 0,5 0,1 26,7 7,0 intermediário 127,6 8,0 3,3 138,9 36,7



fração PVC (%) cobre (%) PVC + cobre (%) massa (%) % peso condutor 21,5 146,5 0,3 168,3 45,7


Na tabela 18 observou-se que o intermediário apresenta 91,8% de PVC,

o fato do intermediário apresentar valores maiores de PVC ocorre em algumas

tabelas de separação manual de separação eletrostática para os dois tipos de

cabos. A separação eletrostática não foi um bom método para se separar o

cobre do PVC dos fios e cabos elétricos porque o cobre e o PVC continuam

53

contaminados e o intermediário apresenta-se com quantidades maiores de

PVC.

5.5. Atrição

Nas tabelas 21 a 24 mostram-se os valores dos ensaios realizados com

o método de atrição para os cabos do tipo cordão paralelo e cabo flexível para

os três tipos de granulometrias.

Tabela 21 – Valores dos ensaios de atrição no CP – afundado


% Cu afundado

% PVC afundado

% PVC + Cu

CP9A 48,7 90,7 7,5 1,9 CP6A 45,0 97,5 2,2 0,4 CP3A 44,0 98,6 1,4 0,0

Tabela 22 – Valores dos ensaios de atrição no CP – flutuado


% PVC flutuado

% Cu flutuado

% PVC + Cu

CP9A 51,3 98,0 0,0 2,0 CP6A 55,0 98,8 0,3 0,9 CP3A 56,0 99,8 0,2 0,0

Tabela 23 – Valores dos ensaios de atrição no CF – afundado


% Cu afundado

% PVC afundado

% PVC + Cu

CF9A 49,1 81,4 5,1 13,5 CF6A 46,4 88,1 3,5 8,3 CF3A 46,0 98,2 1,8 0,0

54

Tabela 24 – Valores dos ensaios de atrição no CF – flutuado


% PVC flutuado

% Cu flutuado

% PVC + Cu

CF9A 50,9 97,6 0,0 2,4 CF6A 53,6 98,6 0,0 1,4 CF3A 54,0 99,5 0,5 0,0

Nos dois tipos de cabos os ensaios tiveram praticamente o mesmo

comportamento com relação às granulometrias de 9, 6 e 3mm. Observou-se

que nos ensaios com granulometria de 9mm o material é muito grosseiro e não

está disperso, não sendo possível “atricionar”, formando um agregado de fios

de cobre, semelhante a um novelo de lã, que manteve o polímero retido. Nos

ensaios com granulometria de 6mm foi possível manter uma atrição nas

partículas liberadas, o material, todavia, continuou grosso e pouco disperso

formando neste caso um agregado na parte lateral do vaso. Com a

granulometria de 3mm, o material ficou totalmente liberado, com isso

interpretou-se que no caso dos cabos elétricos a atrição não é um método

eficaz para granulometrias superiores a 3mm.

5.6. Bateamento

Nas tabelas 25 a 28 apresentam-se os resultados da separação manual

dos ensaios de bateamento para o cabo tipo cordão paralelo e cabo flexível.

55

Tabela 25 – Valores dos ensaios de bateamento no CP – afundado


% Cu afundado

% PVC afundado

% PVC + Cu

CP9B 46,2 95,1 1,6 3,3 CP6B 42,7 98,1 1,9 0,0 CP3B 43,1 100,0 0,0 0,0

Tabela 26 – Valores dos ensaios de bateamento no CP – flutuado


% PVC flutuado

% Cu flutuado

% PVC + Cu

CP9B 53,8 98,8 0,0 1,2 CP6B 57,3 99,9 0,0 0,7 CP3B 56,9 99,1 0,9 0,0

Tabela 27 – Valores dos ensaios de bateamento no CF – afundado


% Cu afundado

% PVC afundado

% PVC + Cu

CF9B 54,0 67,2 3,3 29,5 CF6B 45,2 89,4 2,3 8,3 CF3B 46,2 98,1 1,9 0,0

Tabela 28 – Valores dos ensaios de bateamento no CF – flutuado


% PVC flutuado

% Cu flutuado

% PVC + Cu

CF9B 46,0 94,3 0,0 5,7 CF6B 54,8 95,7 0,0 4,3 CF3B 53,8 100,0 0,0 0,0

Os cabos do tipo cordão paralelo e cabo flexível apresentaram à

granulometria de 3mm bons resultados de bateamento, a liberação do PVC e

56

do cobre é de 100% nos ensaios. O bateamento se mostrou um bom método,

das 4 amostras resultantes com granulometria de 3mm, todas encontravam-se

liberadas e a contaminação nas tabelas 25 e 28 foram inexistentes.

5.7. Elutriação

Nas tabelas 29 a 32 apresentam-se os resultados da separação manual

dos ensaios de elutriação para os dois tipos de cabos com os três tipos de

grelhas diferentes.

Tabela 29 – Valores dos ensaios de elutriação no CP – afundado


% Cu afundado

% PVC afundado

% PVC + Cu

CP9E 45,6 97,1 0,9 2,1 CP6E 47,7 98,8 0,4 0,8 CP3E 46,0 99,9 0,1 0,0

Tabela 30 – Valores dos ensaios de elutriação no CP – flutuado

ensaio Massa flutuado (%)

% PVC flutuado

% Cu flutuado

% PVC + Cu

CP9E 54,4 95,3 2,9 1,8 CP6E 52,3 97,3 1,4 1,3 CP3E 54,0 100,0 0,0 0,0

57

Tabela 31 – Valores dos ensaios de elutriação no CF – afundado

Ensaio massa afundado (%)

% Cu afundado

% PVC afundado

% PVC + Cu

CF9E 45,4 70,4 3,8 25,8 CF6E 42,4 88,8 1,1 10,1 CF3E 43,6 99,9 0,1 0,0

Tabela 32 – Valores dos ensaios de elutriação no CF – flutuado


% PVC flutuado

% Cu flutuado

% PVC + Cu

CF9E 54,6 92,0 4,4 3,5 CF6E 57,6 90,9 4,8 4,4 CF3E 56,4 97,1 2,9 0,0

Os ensaios com a granulometria de 3mm no elutriador apresentaram

bons resultados, as amostras no cordão paralelo apresentaram-se 100%

liberadas e apenas o cabo flexível com granulometria de 3mm (flutuado)

apresentou contaminação de 2,9%. Os ensaios com cabos do tipo cordão

paralelo apresentaram-se menos contaminados que os ensaios com cabos do

tipo flexível, a granulometria de 9mm foi a que apresentou mais contaminação

entre os dois tipos de cabos.

58

5.8. Ensaios com cabos de alumínio

Nas tabelas 33 e 34 apresentam-se os valores do ensaio de separação

em meio denso com cloreto de cálcio seguido de separação em meio denso

com bromofórmio para a mistura dos cabos de alumínio com os cabos de cobre.

Tabela 33 – Resultados dos ensaios de separação em meio denso seguido de

separação com cloreto de cálcio – flutuado

ensaio massa flutuado (%) % PVC flutuado % PE flutuado polietileno 16,3 0,0 100,0

PVC 21,0 100,0 0,0

Tabela 34 – Resultados dos ensaios de separação em meio denso seguido de

separação com bromofórmio – afundado


% Cu afundado % Al afundado

cobre 23,2 100,0 0,0 alumínio 32,6 0,0 100,0

Observou-se que os ensaios realizados com separação em meio denso

utilizando o cloreto de cálcio, não obtiveram nenhum tipo de contaminação dos

dois polímeros flutuados. Com os metais cobre e alumínio a utilização do

bromofórmio separou os dois metais com 0% de contaminação.

59

6. COMPARAÇÃO DOS MÉTODOS

Observou-se que com a granulometria de 3mm os dois tipos de cabos

elétricos foram 100% liberados, nas outras granulometrias por não haver

liberação, o material flutuado estava presente no material afundado e vice-

versa. Em alguns ensaios com os métodos de separação observou-se que a

contaminação cruzada entre amostras ocorria por arraste mecânico entre as

partículas. Como mostra a figura 24, os métodos que tiveram melhor eficiência

de separação com granulometria de 3mm foram em ordem crescente no sentido

de melhor separação e menor contaminação:

SEPARAÇÃO ELETROSTÁTICA

ATRIÇÃO

SEPARAÇÃO EMMEIO DENSO

ELUTRIAÇÃO

BATEAMENTO

SEPARAÇÃO ELETROSTÁTICA

ATRIÇÃO

SEPARAÇÃO EMMEIO DENSO

ELUTRIAÇÃO

BATEAMENTO

Figura 24 – Fluxograma da eficiência de separação entre os métodos

Entre os métodos de bateamento, elutriação e separação em meio

denso, este último é o único que apresenta 0% de contaminação no material

60

flutuado, ou seja, para o processo de separação não apresentar contaminação

seria necessário apenas descontaminar o afundado repetindo o procedimento

da separação. Na figura 25 tem-se um esquema de separacão em meio denso

utilizando a solução aquosa de cloreto de cálcio.

AFUNDADO 2 FLUTUADO 2

SEPARAÇÃO EMMEIO DENSO 2

AFUNDADO 1

AFUNDADO 3 FLUTUADO 3


FLUTUADO 1


MOAGEM - 3mm

SUCATAS DE FIOSE CABOS ELÉTRICOS

Figura 25 – Esquema de separação em meio denso

61

7. ESTIMATIVA DE CUSTO

Neste capítulo será apresentado uma estimativa de custo do processo,

sendo restrito ao custo operacional de reagentes e energia da reciclagem de

fios e cabos elétricos, sem considerar outros custos devido ao trabalho ser

realizado em escala laboratorial. A tabela 35 apresenta a estimativa do custo de

energia para processar 1t de sucatas de fios e cabos elétricos.

Tabela 35 – Estimativa de custo energético do moinho de facas utilizado na

reciclagem de fios e cabos elétricos

cominuição – moinho de

facas RONE

TOTAL

potência capacidade processamento

R$/hora Tempo (h)/tonelada

total (R$)/tonelada

5HP 20kg/hora 1,09 50 54,5 * 1 kwh = R$ 0,29 – Eletropaulo (março/2006)

A tabela 36 apresenta o custo do cloreto de cálcio usado como líquido

intermediário na separação em meio denso.

Tabela 36 – Estimativa de custo do cloreto de cálcio usado na separação em

meio denso

TOTAL litros / 5kg R$/litro total (R$)

cloreto de cálcio 200 7,76 1.552,00 * Synth (março/2006)

62

Levando em consideração que de uma tonelada de sucata de fios e

cabos elétricos, possamos recuperar através de processamento mecânico e

separação em meio denso cerca de 100% de cobre e levando em conta o custo

da energia gasta, cerca de R$ 54,50, temos que, para obter uma tonelada de

cobre a partir de sucata eletrônica teríamos um custo de cerca de R$ 1.606,5. O

custo da tonelada de cobre no mercado está em torno de R$ 8.220,00 pela

cotação atual [59].

.

63

8. CONCLUSÕES

Neste trabalho foi possível obter conclusões a respeitos da reciclagem de

fios e cabos elétricos:

1. Com cabos de cobre, só ocorre liberação para a granulometria

de 3mm e para os cabos de alumínio a 6mm.

2. A separação granulométrica não foi viável para se fazer uma

seleção das amostras devido ao grau de contaminação das

mesmas.

3. A separação em meio denso é o método que obteve bons

resultados, as amostras de cordão paralelo tiveram melhores

resultados que as amostras de cabo flexível na granulometria

de 3mm.

4. A separação eletrostática não foi um bom método para se

separar os materiais de fios e cabos elétricos.

5. A atrição não foi um bom método, nos ensaios o material só

foi “atricionado” na granulometria de 3mm, nas outras duas

granulometrias formava-se um agregado de fios de cobre.

6. O bateamento se mostrou um bom método para ser adotado,

os contaminantes nas amostras não ultrapassaram 1,9% nos

ensaios com granulometria de 3mm.

64

7. Os ensaios de 3mm com o elutriador apresentaram bons

resultados na pesquisa, todas as amostras praticamente foram

100% separadas e sem contaminação.

65

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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em:<http//www.abinee.org.br>. Acesso em: 25 de Novembro de 2005.

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Fevereiro de 2003.

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Publishers, EUA, p. 51-53, 1992.

[4] URBAN, A. Mundo virtual: Lixo tecnológico, um problema mundial.

Disponível em: <http: //www.an.com.br>. Acesso em: 11 de Nov. 2004.

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new opportunity for waste prevention, reuse, and recycling, p. 1-4, June. 2001.

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opportunity. Materialstoday, USA, p. 40-45, Jan. 2004.

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Asia. The Basel Action Network (BAN) & Silicon Valley Toxics Coalition (SVTC).

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recycling in Taiwan. Journal of hazardous materials, v. 73, p. 209-220, Apr.

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66

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Economic & environmental impacts. Report N° AEAT / 2004. Didcot,

Oxfordshire, UK: European Commission / AEA Technology. 1997.

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non-ferrous metallic concentrates from electronic scrap. In: TMS ANNUAL

MEETING-PROCEEDINGS OF THE EPD CONGRESS, Orlando: TMS, n. 125,

p. 505-509, 1997.

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a partir de sucata eletrônica. In: CONGRESSO ANUAL DA ASSOCIAÇÃO

BRASILEIRA DE METALURGIA E MATERIAIS, São Pedro: ABM, n. 50, p. 625-

634, 1995.

[12] RILEY, W. D.; DAELLENBACH, C. Recycling of electronic scrap.

Washington, D.C.: U.S. Bureau of Mines, p. 1228-1232, 1991.

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apresentação de dissertações e teses. 2. ed. São Paulo: USP, p. 39, 2001.

72

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Faturamento das indústrias eletro-eletrônicas de 1994 a 2001.................... 6

Figura 2 - Cabo flexível................................................................................................. 21

Figura 3 - Cordão paralelo............................................................................................ 21

Figura 4 - Cabo de alumínio......................................................................................... 22

Figura 5 - Fluxograma simplificado dos ensaios para o tratamento de cabos

elétricos.........................................................................................................

23

Figura 6 - Moinho de facas utilizado para cominuir os cabos elétricos......................... 24

Figura 7 - Início da pilha alongada................................................................................ 25

Figura 8 - Separador eletrostático Carpco.................................................................... 30

Figura 9 - Detalhe do separador eletrostático Carpco.................................................. 31

Figura 10 - Esquema da máquina de atrição.................................................................. 32

Figura 11 - Concentração gravitacional por meio de bateamento manual..................... 34

Figura 12 - Início do ensaio de elutriação....................................................................... 35

Figura 13 - O PVC subindo e o cobre afundando........................................................... 36

Figura 14 - Cobre sedimentado no fundo do elutriador.................................................. 36


moinho de facas com grelha de abertura de 9mm.......................................

40



40



41

Figura 18 - Separação granulométrica com o cabo tipo cordão paralelo com grelha de

abertura de 9mm...........................................................................................

42


abertura de 6mm...........................................................................................

43


abertura de 3mm...........................................................................................

44

Figura 21 - Separação granulométrica com o cabo tipo flexível com grelha de

73

abertura de 9mm........................................................................................... 45


abertura de 6mm...........................................................................................

46


abertura de 3mm...........................................................................................

47

Figura 24 - Fluxograma da eficiência de separação entre os métodos.......................... 59

Figura 25 - Esquema de separação em meio denso...................................................... 60

74

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Metais, plásticos e óxidos presentes em diferentes lotes de resíduos

eletro-eletrônicos.......................................................................................

5

Tabela 2 - Crescimento dos plásticos no resíduo sólido municipal............................ 16

Tabela 3 - Resultado da quantidade de metal e polímero presente nos dois tipos

de cabos....................................................................................................

39

Tabela 4 - Resultado da quantidade de metal e polímero presente no cabo de

alumínio.....................................................................................................

39

Tabela 5 - Resultados da separação manual da separação granulométrica com CP

– 9mm........................................................................................................

41


– 6mm........................................................................................................

42


– 3mm........................................................................................................

44

Tabela 8 - Resultados da separação manual da separação granulométrica com CF

– 9mm........................................................................................................

45


– 6mm........................................................................................................

46


– 3mm........................................................................................................

47

Tabela 11 - Valores da separação em meio denso no CP – afundado........................ 48

Tabela 12 - Valores da separação em meio denso no CP – flutuado........................... 48

Tabela 13 - Valores da separação em meio denso no CF – afundado......................... 49

Tabela 14 - Valores da separação em meio denso no CF – flutuado........................... 49

Tabela 15 - Resultados das amostras do cordão paralelo com abertura de 9mm na

separação eletrostática..............................................................................

50



51


75

separação eletrostática.............................................................................. 51

Tabela 18 - Resultados das amostras do cabo flexível com abertura de 9mm na


52



52



52

Tabela 21 - Valores dos ensaios de atrição no CP – afundado.................................... 54

Tabela 22 - Valores dos ensaios de atrição no CP – flutuado...................................... 54

Tabela 23 - Valores dos ensaios de atrição no CF – afundado.................................... 54

Tabela 24 - Valores dos ensaios de atrição no CF – flutuado...................................... 54

Tabela 25 - Valores dos ensaios de bateamento no CP – afundado............................ 55

Tabela 26 - Valores dos ensaios de bateamento no CP – flutuado.............................. 55

Tabela 27 - Valores dos ensaios de bateamento no CF – afundado............................ 55

Tabela 28 - Valores dos ensaios de bateamento no CF – flutuado.............................. 55

Tabela 29 - Valores dos ensaios de elutriação no CP – afundado............................... 56

Tabela 30 - Valores dos ensaios de elutriação no CP – flutuado................................. 56

Tabela 31 - Valores dos ensaios de elutriação no CF – afundado............................... 57

Tabela 32 - Valores dos ensaios de elutriação no CF – flutuado................................. 57

Tabela 33 - Resultados dos ensaios de separação em meio denso seguido de

separação com cloreto de cálcio – flutuado...............................................

58

Tabela 34 - Resultados dos ensaios de separação em meio denso seguido de

separação com bromofórmio – afundado..................................................

58

Tabela 35 - Estimativa de custo energético do moinho de facas utilizado na

reciclagem de fios e cabos elétricos..........................................................

61

Tabela 36 - Estimativa de custo do cloreto de cálcio usado na separação em meio

denso.........................................................................................................

61

Documents

MISHENE CHRISTIE PINHEIRO BEZERRA DE ARAÚJO